8.1.2振荡器的振荡条件
射频振荡器的内部有一个有源固态器件,该器件与无源网络相配合,产生所需要的射频信号。由于振荡器是在无输入信号的条件下产生振荡功率,因此其具有负阻效应,射频三端口负阻器件包括双极结型晶体管、场效应晶体管和金属半导体场效应晶体管(MESFET)等,射频二端口负阻器件包括隧道二极管、雪崩渡越二极管和耿氏二极管等。
1.双端口振荡器稳态振荡的条件
双端口振荡器如图8.2所示,由晶体管、调谐网络和终端网络3部分组成。
图8.2 双端口振荡器的框图
双端口振荡器产生振荡,需要满足如下3个条件。
条件1:存在不稳定的有源器件,稳定性因子满足如下关系。
k<l (8.3)
条件2:振荡器左端满足如下关系。
ГinГs=1 (8.4)
条件3:振荡器右端满足如下关系。
ГoutГT=1 (8.5)
如果输入或输出端口中的任何一个端口符合振荡条件,则电路的两个端口都将产生振荡。
2.单端口振荡器稳态振荡的条件
单端口振荡器是双端口振荡器的特例。晶体管双端口网络配以适当的负载终端,可将其转换为单端口振荡器;射频二极管也可以构成单端口振荡器。单端口振荡器如图8.3所示,其中Zin=Rin+jXin是有源器件的输入阻抗,Zs=Rs+jXs是无源负载阻抗。
若使单端口振荡器产生振荡,需要满足如下条件。
Zin+ Zs=(Rin+ Rs)+ j(Xin + Xs) =0 (8.6)
图8.3 单端口振荡器电路
3.起振条件
振荡器在起振时,还要求整个电路在某一频率ω下出现不稳定,应有
Rin(I,ω)+Rs<0 (8.7)
即电路总电阻小于0,振荡器中将有对应频率下持续增长的电流I流过,直到电流达到其稳态值I0。